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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bohrer.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Patentliteratur 1 offenbart einen Bohrer, bei dem eine Ausdünnungskante und ein Spalt an einem vorderen Endabschnitt eines Bohrerhauptkörpers ausgebildet sind. Die Ausdünnungskante wird an der inneren Endseite einer Schneidkante gebildet, indem ein Ausdünnungsverfahren auf den vorderen Endabschnitt des Bohrerhauptkörpers angewendet wird. Eine Gratlinie zwischen dem Spalt und einer Flanke erstreckt sich kreisbogenförmig von der inneren Endseite der Ausdünnungskante zu einer äußeren Umfangsfläche des Bohrers.
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Zitierliste Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
WO-A1-2019/49257 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Bei der maschinellen Bearbeitung zur Herstellung von Löchern in einem weichen Material, wie z. B. einer Aluminiumlegierung, verschlechtert sich die Entladungseffizienz der Späne. Durch die Vergrößerung eines Spaltes wird die Austragseffizienz der Späne verbessert, aber die Stegdicke einer Flanke wird dünn, und wenn der Spalt mit einem Ölloch der Flanke interferiert, kommt es leicht zu Ausbrüchen. Wenn der Spalt größer gemacht wird, wird eine scharfe Spitze an einem Fersenabschnitt erzeugt und das Abplatzen tritt leichter auf.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bohrer bereitzustellen, der eine Spanabfuhr auch bei weichem Arbeitsmaterial verbessern kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, folgende Probleme zu lösen
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Ein Bohrer mit einem Bohrerhauptkörper, der um einen Wellenmittelpunkt gedreht werden kann, und einer Austrittsnut, die in einer schraubenförmigen Form entlang einer äußeren Umfangsfläche des Bohrerhauptkörpers von einem vorderen Endabschnitt zu einem hinteren Endabschnitt desselben vorgesehen ist, wobei eine Schneidkante vorgesehen ist, die an einem Stegabschnitt zwischen einer Innenfläche der Austrittsnut, die zu einer Drehrichtungsseite des Bohrerhauptkörpers ausgerichtet ist, und einer Flanke des Bohrerhauptkörpers am vorderen Endabschnitt ausgebildet ist. Der Bohrer umfasst: eine Ausdünnungskante, die an dem vorderen Endabschnitt des Bohrerhauptkörpers vorgesehen ist und sich von einem inneren Ende der Schneidkante in Richtung einer mittleren Abschnittsseite eines vorderen Endabschnitts des Bohrerhauptkörpers erstreckt; einen Einschnittabschnitt, wobei sich eine Kammlinie zwischen dem Einschnittabschnitt und der Flanke in einer Kreisbogenform von einem inneren Ende der Ausdünnungskante in Richtung der äußeren Umfangsfläche des Bohrerhauptkörpers erstreckt; einen Kühlmitteldurchgang, der im Inneren des Bohrerhauptkörpers vorgesehen ist und sich vom hinteren Endabschnitt in Richtung des vorderen Endabschnitts des Bohrerhauptkörpers erstreckt; und ein Ölloch, das an einer Einschnittfläche des Einschnittabschnitts vorgesehen ist, wobei das Ölloch ein Auslass des Kühlmitteldurchgangs ist. Da das Ölloch an der Einschnittfläche vorgesehen ist, ist es möglich, die Form des Bohrers zu sichern, ohne dass es zu Ausbrüchen im Ölloch kommt, selbst wenn die Stegdicke der Flanke infolge der Vergrößerung des Einschnittabschnitts dünner wird. Da es möglich ist, den Einschnittabschnitt größer zu machen, kann der Bohrer die Spanabfuhrleistung sogar bei einem weichen Arbeitsmaterial, wie einer Aluminiumlegierung, verbessern.
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Wenn ein Bohrerdurchmesser des Bohrers gemäß dem vorliegenden Aspekt D ist, kann am vorderen Endabschnitt des Bohrerhauptkörpers ein Scheitel, der sich in einer kreisförmigen Bogenform zur Seite der Schneidkante des Einschnittabschnitts wölbt, innerhalb eines Bereichs von 0,04D bis 0, zur Schneidkantenseite in Bezug auf eine virtuelle gerade Linie, die eine Mitte des vorderen Endabschnitts und ein äußeres Ende der Schneidkante verbindet, angeordnet werden. Da die Position des Scheitelpunkts des Einschnittabschnitts innerhalb des oben beschriebenen Bereichs vorgeschrieben ist, kann der Bohrer die Spanabfuhrleistung verbessern.
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Der Einschnittabschnitt gemäß dem vorliegenden Aspekt kann sich kreisbogenförmig vom inneren Ende der Ausdünnungskante erstrecken und kann mit der äußeren Umfangsfläche des Bohrerhauptkörpers verbunden sein. Durch Verbinden des äußeren Endes des Einschnittabschnitts mit der äußeren Umfangskante des Bohrerhauptkörpers kann der Bohrer den Einschnittabschnitt noch größer machen.
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Die Flanke gemäß dem vorliegenden Aspekt kann mit einer Vielzahl von Flanken vorgesehen sein, die in einer zur Drehrichtung entgegengesetzten Richtung ausgerichtet sind, wobei ein Freiwinkel der Flanken in der Reihenfolge der Flanken größer wird, und von der Vielzahl der Flanken kann der Freiwinkel einer rückseitigen Flanke, die in Drehrichtung am weitesten hinten positioniert ist, innerhalb eines Bereichs von 50° bis 65° liegen. Als Ergebnis des Freiwinkels der rückseitigen Flanke, der innerhalb des oben beschriebenen Bereichs vorgegeben ist, selbst wenn der Einschnittabschnitt größer gemacht wird, kann der Einschnittabschnitt sanft mit dem äußeren Umfangsrand des Bohrerhauptkörpers verbunden werden, ohne eine scharfe Spitze an einem äußeren Endabschnitt des Einschnittabschnitts zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass es ausreichend ist, dass mehrere Flanken vorhanden sind, und wenn beispielsweise die in Drehrichtung des Bohrerhauptkörpers am weitesten vorne liegende Flanke eine zweite Flanke ist, können eine dritte Flanke und eine vierte Flanke in der Reihenfolge entgegengesetzt zur Drehrichtung vorgesehen werden. In diesem Fall liegt der Freiwinkel der vierten Flanke vorzugsweise im Bereich von 50° bis 65°.
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Bei dem Bohrer gemäß dem vorliegenden Aspekt kann die Oberfläche zumindest des vorderen Endabschnitts des Bohrerhauptkörpers mit DLC beschichtet sein. Auf diese Weise kann der Bohrer die Steifigkeit des vorderen Endabschnitts des Bohrerhauptkörpers verbessern.
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Der Bohrer gemäß dem vorliegenden Aspekt kann ein Bohrer zum Schneiden einer Aluminiumlegierung sein. Da die Aluminiumlegierung ein leichtes, weiches Material ist, das flexibel ist, werden beim Schneiden der Aluminiumlegierung mit dem Bohrer leicht kleine und kurze Späne erzeugt. Da der Bohrer den Einschnittabschnitt größer machen kann, kann der Bohrer das Verstopfen der Späne an den Innenseiten des Einschnittabschnitts und der Austrittsnut verhindern. So kann der Bohrer die Aluminiumlegierung vorteilhaft schneiden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bohrers 1.
- 2 ist eine Seitenansicht des Bohrers 1.
- 3 ist eine Vorderansicht des Bohrers 1.
- 4 ist eine vergrößerte Teilansicht einer in 3 gezeigten Flanke 6 und eines Einschnittabschnitts 8.
- 5 ist eine Seitenansicht der Flanke 6, gesehen von einer Seite einer Drehrichtung T.
- 6 ist eine Tabelle mit Ergebnissen eines Versuchs 1.
- 7 ist ein Diagramm mit Ergebnissen von Versuch 2.
- 8 ist ein Diagramm mit Ergebnissen von Versuch 3.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachfolgende Ausführungsform beschränkt, und Ausführungsänderungen können nach Bedarf vorgenommen werden. Aus Gründen der Anschaulichkeit sind in den Zeichnungen an einigen Stellen Maßverhältnisse dargestellt, die sich von den tatsächlichen Maßverhältnissen gegebenenfalls unterscheiden. Die vorliegende Erfindung ist nicht so zu verstehen, dass sie auf ihre Form beschränkt ist.
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Der Aufbau eines Bohrers 1 wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Bohrer 1 ein dreischneidiger Bohrer und wird beispielsweise zum Schneiden einer Aluminiumlegierung verwendet. Der Bohrer 1 besteht aus einem harten Material, wie z. B. Hartmetall, Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl (Hochgeschwindigkeitsstahl) oder ähnlichem. Der Bohrer 1 ist mit einem Schaft 2 und einem Körper 3 versehen. Der Schaft 2 und der Körper 3 sind ein Beispiel für einen „Bohrerhauptkörper“ im Sinne der vorliegenden Erfindung. Der Schaft 2 ist ein Teil, der an einer Antriebswelle einer Werkzeugmaschine befestigt ist, und bildet die hintere Endseite des Bohrers 1. Der Körper 3 erstreckt sich entlang einer Wellenmitte AX vom vorderen Ende des Schaftes 2. Drei Austrittsnuten 4 sind schraubenförmig in einer äußeren Umfangsfläche 31 des Körpers 3 ausgebildet. Die Austrittsnuten 4 leiten Späne ab. Jede der Austrittsnuten 4 öffnet sich am vorderen Endabschnitt des Körpers 3, und an dem offenen Abschnitt ist eine Schneidkante 5 ausgebildet. Der Bohrer 1 schneidet ein Werkstück (in den Zeichnungen nicht dargestellt) unter Verwendung der Schneidkanten 5, indem er sich um den Wellenmittelpunkt AX dreht, und formt ein Bearbeitungsloch, während er die Späne unter Verwendung der Austrittsnuten 4 abführt. Zum Zeitpunkt der Bearbeitung ist eine Drehrichtung T des Bohrers 1 in einer Ansicht von vorne gegen den Uhrzeigersinn (siehe 3). Die Werkzeugmaschine (in den Zeichnungen nicht dargestellt) schneidet das Werkstück durch Drehen der Antriebswelle, an der der Bohrer 1 befestigt ist, in Richtung nach rechts.
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Wie in 3 dargestellt, ist die Austrittsnut 4 mit einer Innenfläche 41 versehen. Die Schneidkante 5 ist an einem Kammabschnitt ausgebildet, an dem die Innenfläche 41 eine Flanke 6 schneidet, und zwar in einem Abschnitt der Innenfläche 41, der zur Seite der Drehrichtung T hin ausgerichtet ist. Die Flanke 6 ist eine Fläche, die den Kontakt mit einer Bearbeitungsfläche des Werkstücks vermeidet. Die Schneidkante 5 ist in der Vorderansicht im Wesentlichen S-förmig. Von der Innenfläche 41 ist die Innenfläche 41 auf der Seite der Schneidkante 5 eine Spanfläche, die die von der Schneidkante 5 geschnittenen Späne aufnimmt und bewirkt, dass die Späne zur Austrittsnut 4 fließen.
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Ein Abschnitt der Innenfläche 41 auf der Seite der Schneidkante 5, der die Außenumfangsfläche 31 des Körpers 3 schneidet, ist eine Vorderkante 33. Zwischen den Vorderkanten 33, die in Umfangsrichtung aneinandergrenzen, ist ein Körperzwischenraum 32 vorgesehen. Der Körperzwischenraum 32 hat einen kleineren Durchmesser als der Bohrerdurchmesser D. Durch den Körperzwischenraum 32 kann der Bohrer 1 den Reibungswiderstand aufgrund des Kontakts zwischen einer Innenfläche eines Bearbeitungslochs und der Außenumfangsfläche 31 des Körpers 3 bei der Herstellung des Bearbeitungslochs verringern und die Wärmeerzeugung und das Bearbeitungsdrehmoment unterdrücken. Von der Innenfläche 41 ist ein Abschnitt bildet einen Absatz 34, an dem die Innenfläche 41 auf der der Schneidkante 5 gegenüberliegenden Seite den Körperzwischenraum 32 schneidet.
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Ein Meißel 9 ist in der Nähe eines Mittelteils P des vorderen Endabschnitts des Bohrers 1 vorgesehen. An dem vorderen Endabschnitt des Bohrers 1 wird ein Ausdünnungsverfahren durchgeführt. Der Ausdünnungsprozess dient dazu, die Dicke der Bahn in der Nähe des Meißels 9 zu verringern. Beispielsweise bildet der Ausdünnungsprozess eine Ausdünnungskante 7, indem er in den offenen Teil der Austrittsnut 4 schneidet, während ein Schleifstein von einem inneren Ende 51 der Schneidkante 5 zur Seite des Meißels 9 rotiert. Das innere Ende 51 der Schneidkante 5 ist ein Endabschnitt auf der Innenseite der Wellenmitte AX. Die Ausdünnungskante 7 erstreckt sich in einer Vorderansicht kreisbogenförmig vom inneren Ende 51 in Richtung des Meißels 9. Als Ergebnis der Bildung der Ausdünnungskante 7 wird eine Ausdünnungsfläche 71 am vorderen Endabschnitt des Bohrers 1 gebildet. Die Ausdünnungsfläche 71 ist eine Spanfläche, die zur Seite der Drehrichtung T der Ausdünnungskante 7 ausgerichtet ist.
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Nach dem Ausbilden der Ausdünnungskante 7 schneidet der Ausdünnungsprozess weiter ein, während der Schleifstein relativ in Richtung der Fersenseite 34 bewegt wird, und bildet einen Einschnittabschnitt 8. Der Einschnittabschnitt 8 ist mit einer Einschnittfläche 81 versehen. Die Einschnittfläche 81 ist eine gekrümmte, nach innen gewölbte Fläche. Eine Kammlinie, an der sich die Einschnittfläche 81 und die Flanke 6 schneiden, erstreckt sich kreisbogenförmig von einem inneren Ende 72 der Ausdünnungskante 7 in Richtung der äußeren Umfangsfläche 31 und verbindet sich mit dem Körperzwischenraum 32. Das innere Ende 72 der dünner werdenden Kante 7 ist ein Endabschnitt auf der Innenseite der Wellenmitte AX. Der Einschnittabschnitt ist mit der Körperzwischenraum 32 des Körpers 3 verbunden und kann daher eine größere Kapazität einer Spantasche sichern. Die Spantasche ist ein Raum, der die Späne aufnimmt, die von der Ausdünnungskante 7 geschnitten werden. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 die Späne reibungslos zur Austrittsnut 4 befördern, ohne dass es zu Verstopfungen kommt.
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Wie in 4 gezeigt, ist ein Scheitelpunkt Q des Einschnittabschnitts 8 ein Spitzenabschnitt, der sich kreisbogenförmig zur Seite der Schneidkante 5 wölbt. Wenn D der Bohrerdurchmesser des Bohrers 1 ist und eine virtuelle gerade Linie, die den zentralen Abschnitt P des vorderen Endabschnitts und die Vorderkante 33 der Schneidkante 5 verbindet, L1 ist, befindet sich der Scheitelpunkt Q vorzugsweise an einer Position innerhalb eines vorbestimmten Bereichs W von 0,04D bis 0 auf der Seite der Schneidkante 5 in einer Richtung orthogonal zur virtuellen geraden Linie L1. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 ein noch größeres Fassungsvermögen der Spantasche des Einschnittabschnitts 8 bei gleichzeitiger Sicherung einer Fläche der Flanke 6 sicherstellen.
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Bei der Bearbeitung entstehen die Späne durch die Ausdünnungskante 7 in der Nähe des in den Werkstoff schneidenden Meißels 9. Die Späne werden von der Ausdünnungsfläche 71 aufgefangen und in den Einschnittabschnitt 8 geschoben. Die Späne werden von der Einschnittfläche 81 gerundet und gerollt, von der Vorderkante 33 geschnitten und zur Austrittsnut 4 befördert.
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In einem Abschnitt, der die Einschnittfläche 81 und die Ausdünnungsfläche 71 verbindet, ist eine Kreisbogennut 10 ausgebildet. Die Kreisbogennut 10 erstreckt sich in einer geraden Linie von der Nähe des Meißels 9 zur Austrittsnut 4, und ihr Querschnitt in der Erstreckungsrichtung bildet eine Kreisbogenform. Die kreisbogenförmige Nut 10 kann die von der Ausdünnungskante 7 abgeschnittenen und von der Einschnittfläche 71 aufgeschöpften Späne gleichmäßig zum Einschnittabschnitt 8 schieben. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 den Schneidwiderstand verringern und eine stabile Spanform erzielen.
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Der Bohrer 1 umfasst drei Kühlmittelkanäle 11. Die drei Kühlmittelkanäle 11 durchdringen das Innere des Bohrers 1 schraubenförmig vom hinteren Ende des Schaftes 2 bis zum vorderen Ende des Körpers 3 entlang der Austrittsnuten 4. Jeder der Kühlmittelkanäle 11 ist an der Einschnittfläche 81 des Einschnittabschnitts 8 offen und bildet ein Ölloch 12. Zum Zeitpunkt der Bearbeitung wird ein Schneidöl in den Kühlmittelkanal 11 zugeführt und aus dem Ölloch 12 in Richtung einer Bearbeitungsposition des Werkstücks ausgestoßen. Auf diese Weise reduziert der Bohrer 1 den Schneidwiderstand und unterdrückt die Wärmeentwicklung und das Bearbeitungsdrehmoment. Die Späne fließen zusammen mit dem Schneidöl durch die Austrittsnuten 4 und werden gleichmäßig abgeführt. Bei dem Bohrer 1 ist das Ölloch 12 an der Einschnittfläche 81 und nicht an der Flanke 6 vorgesehen, so dass selbst bei einer Vergrößerung des Einschnittabschnitts 8 keine Ausbrüche an der Flanke 6 auftreten.
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Bei dem Bohrer 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es bevorzugt, dass die Oberfläche zumindest des vorderen Endabschnitts des Körpers 3 mit Diamond-Like Carbon (DLC) beschichtet ist. DLC ist eine allgemeine Bezeichnung für einen dünnen Film aus einem Material/Stoff, der als Hauptbestandteil Kohlenstoff mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen sowohl aus Diamant als auch aus Graphit (Schwarzblei) aufweist. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 die Steifigkeit des vorderen Endabschnitts des Körpers 3 verbessern.
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Die Konfiguration der Flanke 6 wird unter Bezugnahme auf 3 und 5 beschrieben. Die Flanke 6 umfasst eine zweite Flanke 42, eine dritte Flanke 43 und eine vierte Flanke 44, und zwar in der Reihenfolge zur entgegengesetzten Seite der Drehrichtung T. Die zweite Flanke 42 ist in der Drehrichtung T am weitesten vorne positioniert und erstreckt sich vom Meißel 9 zur Außenumfangsfläche 31. Die dritte Flanke 43 ist von einem Abschnitt, der sich von einem zentralen Abschnitt der Kammlinie in radialer Richtung auf der der Schneidkante 5 gegenüberliegenden Seite der zweiten Flanke 42 bis zum Körperzwischenraum 32 erstreckt, zur hinteren Endseite gebogen. Die dritte Flanke 43 erstreckt sich dann auf die der Drehrichtung T entgegengesetzte Seite und wird schmaler, je weiter sie sich zur vorderen Endseite hin erstreckt. Die vierte Flanke 44 ist von einer Kammlinie der dritten Flanke 42 auf der der zweiten Flanke 42 gegenüberliegenden Seite zur hinteren Endseite hin gebogen, erstreckt sich in die der Drehrichtung T entgegengesetzte Richtung und wird umso schmaler, je weiter sie sich der vorderen Endseite nähert. Der vordere Endabschnitt der vierten Flanke 44 ist der Absatz 34.
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Wie in 5 gezeigt, liegt ein Freiwinkel α der vierten Flanke 44 vorzugsweise in einem Bereich von 55° bis 65°. Der Freiwinkel ist ein Winkel der Flanke in Bezug auf eine Richtung orthogonal zur Wellenmitte AX. Auf diese Weise kann der Bohrer 1, selbst wenn der Einschnittabschnitt 8 vergrößert wird, den Einschnittabschnitt 8 sanft mit der Außenumfangsfläche 32 verbinden, ohne eine scharfe Spitze an einem äußeren Endabschnitt des Einschnittabschnitts 8 zu erzeugen. Infolgedessen kann der Bohrer 1 das Auftreten von Abplatzungen am äußeren Endabschnitt des Einschnittabschnitts 8 verhindern.
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Als nächstes wurde ein Versuch 1 durchgeführt, um die Position des Scheitelpunkts Q des Einschnittabschnitts 8 und eine numerische Grenze des Freiwinkels α der vierten Flanke 44 zu ermitteln. Wie in 4 gezeigt, ist in Versuch 1 ein Abstand R zwischen dem Scheitel Q und der virtuellen geraden Linie L1. Die Seite, die weiter von der Seite der Schneidkante 5 entfernt ist als die virtuelle gerade Linie L1, ist eine + (plus) Richtung, und die gegenüberliegende Seite dazu ist eine - (minus) Richtung. In Versuch 1 wurden acht Muster in Bezug auf den Abstand R bewertet, wobei der Bohrerdurchmesser D war, nämlich -0,005D, 0, 0,005D, 0,01D, 0,02D, 0,03D, 0,04D und 0,05D. Dann wurden für den Freiwinkel α der vierten Flanke 44 sieben Muster bewertet, nämlich 30°, 40°, 50°, 60°, 65°, 70° und 80°. In Versuch 1 wurden 56 Typen des dreischneidigen Bohrers 1 zur Bewertung herangezogen, wobei die acht Muster für den Abstand R und die sieben Muster für den Freiwinkel α kombiniert wurden.
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Es wurden zwei Typen mit einem Bohrerdurchmesser D von φ12 mm und φ13 mm bewertet. Als Arbeitsmaterial wurde Aluminiumdruckguss ADC12 verwendet. Die Bearbeitungstiefe des Werkstücks wurde auf 90 mm für den φ12 mm Bohrer und 100 mm für den φ13 mm Bohrer festgelegt. Die Schnittgeschwindigkeit betrug 376 m/min. Der Vorschub betrug 1,0 mm/Umdrehung. Die Bearbeitung zum Bohren von Löchern in das Werkstückmaterial wurde wiederholt unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt, und die Haltbarkeit der Bohrer wurde anhand der drei Bewertungsstufen O (gut), Δ (grenzwertig), × (schlecht) beurteilt.
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In Versuch 1 wurden die Bohrer, die eine Schnittlänge von 1400 mm bearbeiten konnten, bei denen keine Beschädigungen oder Ausbrüche auftraten und bei denen die Abriebbreite der Flanke 0,2 mm oder weniger betrug, als gut bewertet. Bohrer, die nicht in der Lage waren, eine Schnittlänge von 1400 mm zu bearbeiten, die Beschädigungen oder Ausbrüche aufwiesen oder bei denen die Abriebbreite der Flanke mehr als 0,2 mm betrug, wurden als grenzwertig bewertet. Bohrer, die in der Anfangsphase der Bearbeitung Beschädigungen oder Ausbrüche aufwiesen, wurden als schlecht eingestuft.
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Die Ergebnisse von Versuch 1 werden unter Bezugnahme auf beschrieben. Wenn der Abstand R des Scheitelpunkts Q -0,005 D betrug, wurden die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 50° bis 70° als grenzwertig und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30°, 40° und 80° als schlecht bewertet. Wenn der Abstand R des Scheitelpunkts Q 0 war, waren die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 50° bis 65° gut, die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 40° und 70° waren grenzwertig, und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30° und 80° waren schlecht. Wenn der Abstand R des Scheitelpunkts Q 0,005 beträgt, sind die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 50° bis 70° gut, der Bohrer 1 mit dem Freiwinkel α von 40° ist grenzwertig und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30° und 80° sind schlecht. Wenn der Abstand R des Scheitelpunkts Q 0,01D betrug, waren die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 40° bis 70° gut, und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30° und 80° waren schlecht.
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Wenn der Abstand R des Scheitels Q 0,02D betrug, waren die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 40° bis 65° gut, der Bohrer 1 mit dem Freiwinkel α von 70° war grenzwertig und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30° und 80° waren schlecht. Wenn der Abstand R des Scheitelpunkts Q 0,03D betrug, waren die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 40° bis 65° gut, die Bohrer 1 mit dem Freiwinkel α von 70° grenzwertig und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30° und 80° waren schlecht. Wenn der Abstand R des Scheitelpunkts Q 0,04D betrug, waren die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 40° bis 65° gut, und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30°, 70° und 80° waren schlecht. Wenn der Abstand R des Scheitelpunkts Q 0,05D betrug, waren die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 40° bis 65° grenzwertig, und die Bohrer 1 mit den Freiwinkeln α von 30°, 70° und 80° waren schlecht.
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Auf der Grundlage der oben beschriebenen Ergebnisse wird ein optimaler Bereich für den Abstand R des Scheitelpunkts Q bestimmt. In Bezug auf die Position des Scheitelpunkts Q des Einschnittabschnitts 8 lagen die Abstände R, für die das Urteil „gut“ ausfiel, im Bereich von 0 bis 0,04 D. Somit wurde nachgewiesen, dass der optimale Abstand des Scheitelpunkts Q von der virtuellen Geraden L1 0 bis 0,04D beträgt. Im Bereich des Abstands R von 0 bis 0,04D lagen die Freiwinkel α der vierten Flanke 44, für die das Urteil gut ausfiel, im Bereich von 50° bis 65°. Somit wurde unter der Bedingung, dass der Abstand R zwischen 0 und 0,04 D liegt, bewiesen, dass der optimale Bereich für den Freiwinkel α 50° bis 65° beträgt.
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Als nächstes wurden die Versuche 2 und 3 durchgeführt, um die Dauerhaltbarkeit des Bohrers 1 zu bewerten. In Versuch 2 wurde ein maximaler Schubwiderstand (N) bei der Bearbeitung des Werkstücks mit dem Bohrer 1 gemessen und die Haltbarkeit des Bohrers 1 durch Vergleich mit einem bekannten Produkt bewertet. Der Schubwiderstand bezieht sich auf den Schneidwiderstand, der entgegen der Bewegungsrichtung des Bohrers 1 wirkt. Der Schneidwiderstand wird senkrecht zur Schneide 5 des Bohrers erzeugt, und die Aufnahme dieses Schneidwiderstands in axialer Richtung ist der Schubwiderstand. In Versuch 3 wurde ein maximales Schneidedrehmoment (N) bei der Bearbeitung des Werkstücks mit dem Bohrer 1 gemessen und die Dauerhaltbarkeit des Bohrers 1 durch Vergleich mit einem bekannten Produkt bewertet. Bei dem bekannten Produkt handelt es sich um einen bekannten Spaltbohrer, bei dem die Öllöcher in Durchgangsbereichen vorgesehen sind. Es wurden Bohrer mit einem Bohrerdurchmesser D von φ10 mm bewertet. Als Arbeitsmaterial wurde Aluminiumdruckguss ADC12 verwendet. Die Bearbeitungstiefe des Werkstücks wurde auf 30 mm festgelegt. Die Schnittgeschwindigkeit betrug 314m/min. Der Vorschub betrug 1,2 mm/Umdrehung.
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Die Ergebnisse der Versuche 2 und 3 werden im Folgenden beschrieben. Das Produkt der vorliegenden Erfindung ist der Bohrer 1 der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 7 gezeigt, betrug in Versuch 2 der maximale Schubwiderstand des bekannten Produkts 1.731 (N). Im Gegensatz dazu betrug der maximale Schubwiderstand des erfindungsgemäßen Produkts 1.248 (N). Nach diesen Ergebnissen wurde nachgewiesen, dass das Produkt der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, den maximalen Schubwiderstand während der Bearbeitung im Vergleich zu dem bekannten Produkt zu reduzieren. Wie in dargestellt, betrug das maximale Schneidmoment des bekannten Produkts in Versuch 3 1.022 (N). Im Gegensatz dazu betrug das maximale Schneidemoment des erfindungsgemäßen Produkts 895 (N). Nach diesen Ergebnissen wurde nachgewiesen, dass das Produkt der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, das maximale Schneidemoment während der Bearbeitung im Vergleich zum bekannten Produkt stark zu reduzieren. Das Produkt der vorliegenden Erfindung ist also in der Lage, den Schubwiderstand und das Schneidemoment während der Bearbeitung effektiv zu reduzieren. Auf diese Weise wurde es verstanden, dass der Bohrer 1 kann die Haltbarkeit in Bezug auf die Bearbeitung des Werkstücks zu verbessern.
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Wie oben beschrieben, ist der Bohrer 1 der vorliegenden Ausführungsform mit dem Schaft 2, dem Körper 3, den Austrittsnuten 4 und den Schneidkanten 5 versehen. Der Schaft 2 und der Körper 3 sind entlang der Wellenmitte AX verbunden und werden um die Wellenmitte AX gedreht. Die Austrittsnuten 4 sind schraubenförmig entlang der äußeren Umfangsfläche 31 vom vorderen Endabschnitt des Körpers 3 in Richtung des hinteren Endabschnitts des Schafts 2 angeordnet. Die Schneidkanten 5 sind an den Stegabschnitten zwischen den Innenflächen 41 der Austrittsnuten 4, die zur Drehrichtung T des Körpers 3 ausgerichtet sind, und den Flanken 6 ausgebildet. Der Bohrer 1 ist außerdem mit Ausdünnungskanten 7, Einschnittabschnitten 8, Kühlmittelkanälen 11 und Öllöchern 12 versehen. Die Ausdünnungskanten 7 befinden sich am vorderen Endabschnitt des Körpers 3 und erstrecken sich von den inneren Enden 51 der Schneidkanten 5 zur Seite des mittleren Abschnitts P. Die Kammlinien zwischen den Einschnittabschnitten 8 und den Flanken 6 verlaufen kreisbogenförmig von den inneren Enden der Ausdünnungskanten 7 zur Seite der äußeren Umfangsfläche 31 des Körpers 3. Die Kühlmittelkanäle 11 befinden sich im Inneren des Schafts 2 und des Körpers 3 und erstrecken sich vom hinteren Endabschnitt des Schafts 2 in Richtung des vorderen Endabschnitts des Körpers 3. Die Öllöcher 12 befinden sich an den Einschnittflächen 81 der Einschnittabschnitte 8 und sind Auslässe der Kühlmittelkanäle 11. Die Öllöcher 12 befinden sich an den Einschnittflächen 81. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 die Form der Öllöcher 12 auch dann sichern, wenn die Stegdicke der Flanken 6 aufgrund der Vergrößerung der Einschnittabschnitte 8 dünner wird. Da die Einschnittabschnitte 8 des Bohrers 1 vergrößert werden, kann auch bei einem Werkstückmaterial wie einer Aluminiumlegierung die Spanabfuhr verbessert werden.
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Wenn der Bohrerdurchmesser D ist, ist der Scheitelpunkt Q, der sich in der Kreisbogenform zur Seite der Schneidkante 5 des Einschnittabschnitts 8 wölbt, innerhalb des vorbestimmten Bereichs W von 0,04D bis 0 zur Seite der Schneidkante 5 in Bezug auf die virtuelle gerade Linie L1 angeordnet, die den zentralen Abschnitt P des vorderen Endabschnitts mit der Vorderkante 33 der Schneidkante 5 verbindet. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 die Haltbarkeit beibehalten und gleichzeitig die Spanabfuhrleistung verbessern.
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Der Einschnittabschnitt 8 erstreckt sich in Form eines Kreisbogens vom inneren Ende der Ausdünnungskante 7 und ist mit dem Körperzwischenraum 32 des Körpers 3 verbunden. Auf diese Weise vergrößert der Bohrer 1 den Einschnittabschnitt 8 und kann ein größeres Fassungsvermögen der Spantasche sicherstellen.
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Die Flanke 6 ist mit der zweiten Flanke 42, der dritten Flanke 43 und der vierten Flanke 44 versehen, die entgegengesetzt zur Drehrichtung T des Körpers 3 ausgerichtet sind und deren Freiwinkel in der Reihenfolge größer wird. Die vierte Flanke 44 ist in Drehrichtung T am weitesten hinten angeordnet. Der Freiwinkel α der vierten Flanke 44 liegt im Bereich von 50° bis 65°. Auf diese Weise kann der Bohrer 1, selbst wenn der Einschnittabschnitt 8 vergrößert wird, den Einschnittabschnitt 8 sanft mit dem Körperzwischenraum 32 des Körpers 3 verbinden, ohne eine scharfe Spitze am äußeren Endabschnitt des Einschnittabschnitts 8 zu erzeugen. Da der Bohrer 1 das Auftreten von Abplatzungen am äußeren Endabschnitt des Einschnittabschnitts 8 verhindern kann, kann der Bohrer 1 somit die Haltbarkeit verbessern.
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Der Bohrer 1 wird zum Schneiden eines weichen Materials, wie z.B. einer Aluminiumlegierung oder dergleichen, verwendet. Die Aluminiumlegierung ist ein weiches, flexibles Material, so dass beim Schneiden mit dem Bohrer 1 leicht kleine, kurze Späne erzeugt werden. Der Bohrer 1 vergrößert den Einschnittabschnitt 8, so dass der Bohrer 1 ein Verstopfen der Späne im Einschnittabschnitt 8 und im Inneren der Austrittsnut 4 verhindern kann. Infolgedessen kann der Bohrer 1 die Aluminiumlegierung vorteilhaft schneiden.
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Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und verschiedene Änderungen sind möglich. Der Bohrer 1 ist ein dreischneidige Bohrer, kann aber auch ein zweischneidiger Bohrer sein. Die Anzahl der Schneiden 5 ist nicht begrenzt. Die Kühlmittelkanäle 11 sind schraubenförmig, müssen aber nicht zwangsläufig schraubenförmig sein, sondern können z. B. auch geradlinig sein. Die drei kreisbogenförmigen Nuten 10 sind am vorderen Endabschnitt des Körpers 3 vorgesehen, die kreisbogenförmigen Nuten 10 können aber auch weggelassen werden. Die Flanke 6 ist mit der zweiten Flanke 42, der dritten Flanke 43 und der vierten Flanke 44 versehen, aber die Anzahl der Flanken kann mehr oder weniger als diese Anzahl sein. Das einzige Ölloch 12 befindet sich in dem einzigen Einschnittabschnitt 8, es können aber auch zwei oder mehr Öllöcher 12 in dem einzigen Einschnittabschnitt 8 vorhanden sein. Die Form des Öllochs 12 muss nicht notwendigerweise kreisförmig sein, sondern kann z. B. elliptisch oder polygonal sein. Der Bohrer 1 kann ein Langbohrer sein. Der Bohrer 1 ist ein Bohrer für die Bearbeitung eines weichen Werkstoffs, wie z. B. einer Aluminiumlegierung, kann aber auch für die Bearbeitung eines harten Werkstoffs verwendet werden. Das Material des Bohrers 1 ist nicht beschränkt. Der Einschnittabschnitt 8 kann mit einem anderen Verfahren als dem Ausdünnungsverfahren hergestellt werden. Die in der äußeren Umfangsfläche 31 des Körpers 3 ausgebildeten Körperzwischenräume 32 können weggelassen werden. Die Gratlinie zwischen dem Einschnittabschnitt 8 und der Flanke 6 ist mit dem Einschnittabschnitt 32 des Körpers 3 verbunden, kann aber mit der Austrittsnut 4 verbunden sein, die in radialer Richtung weiter innen liegt als der Körperzwischenraum 32. Der diamantähnliche Kohlenstoff (DLC) ist zumindest auf der Oberfläche des vorderen Endabschnitts des Körpers 3 beschichtet, kann aber auch auf der äußeren Umfangsfläche 31 beschichtet sein. Der DLC muss nicht unbedingt auf den Körper 3 aufgetragen werden. Die Ausdünnungskanten 7 müssen nicht unbedingt ausgebildet sein. Der Einschnittabschnitt 8 ist kreisbogenförmig, kann aber auch eine gerade Linie sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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